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《机工百家大讲堂》——半导体从过去到未来

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演讲内容主要分为五个部分:

(1)半导体的起源

王齐老师认为半导体历史起源于半导体材料的发现,而半导体产业的萌芽始于无线电的出现,无线电的出现引发了规模空前的新材料发现运动,在这一阶段,出现了许多鲜活的个人,他们用自己创造性的思维向着广袤而未知的领域发起挑战。

(2)半导体的发展

晶体管的出现使半导体发展进入了快车道,而集成电路的诞生使半导体正式成为一个产业。集成电路在其发展过程中,出现了三大品类,分别是通信、存储与计算。在这一阶段,半导体的产业化给我们的生产生活方式带来了翻天覆地的变化,鲜活的个人逐渐消失,取而代之的是企业和企业家。

(3)摩尔定律

王齐老师认为,集成电路的发展史实际上可以等同于摩尔定律的推进史。摩尔定律发展至今,大致可以认为经历了三个阶段。这三个阶段几乎与电子信息领域的三大时代一一对应。在大型机时代,摩尔定律由IBM驱动;在PC带式,Intel将摩尔定律推入巅峰;在今天的智能手机时代,许多人认为推动摩尔定律发展的是TSMC,而我认为,TSMC不过是众星捧出的月亮。

   在这一阶段,Apple、Amazon、Intel、Google等应用厂商在共同驱动着摩尔定律缓慢前行,如果在其中只能选择一家,最后的结果必然是Apple。因为iPhone对集成电路技术永无止境的追求,集成电路领域从封装到制造依然出现了一些微创新。这些努力无法改变摩尔定律逐步放缓的事实。

(4)变革的前夜

今日半导体产业的问题是,在量子力学诞生后的百年时光中,人类在材料科学领域再无本质创新,包括硅在内的半导体材料走入尽头,材料科学整体陷入一个不可预知的未来。

溯本求源,算力不足制约了材料科学的进步。

依据现有理论,材料科学领域所需算力巨大,即便将英伟达所生产的GPU全部聚集于一处,搭建出一个超级计算平台,也无法满足其所需算力。

具有足够的算力,我们或许可以依照现有理论,精确推导出材料的全部特性;具有足够的算力,我们或许可以推翻现有理论。

具有足够的算力,我们或者证明,或者证伪……

现阶段,我们或许可以依靠正在逐步成立的人工智能技术。假如人工智能技术,能够略微促进材料科学的进步,材料科学的进步带来更强的算力,更强的算力能够进一步促进人工智能技术的进步,那么人工智能与材料科学将进入一个能够相互促进的的良性循环中。

未来,我们将有机会彻底地揭开微观世界的奥秘,迎来期盼已久的材料变革。

(5)中国的机会

从半导体产业全局俯视,人类在等待着下一次材料突破。而下一次材料的突破,甚至有可能不属于半导体材料。这一大背景给予了中国半导体产业足够的缓冲时间。目前,中国半导体产业发展方向前所未有之明晰,我们要保证集成电路的基础,坚信电子产品依然在中国。而有了电子产品做基础,集成电路产业在新一轮政策支撑下迟早可以发展起来,如果丢失了这些基础,即便现在拥有了集成电路全产业链,也会在未来的一天失去。

在现场互动环节,王齐老师将与机械工业出版社社长助理时静老师(《半导体简史》策划编辑)及来自产、学、研领域的读者代表,共同围绕我国半导体技术发展、产业链构建、人才培养等热点话题进行深入探讨。

主讲嘉宾:

王齐

北京开源芯片研究院总工程师、《半导体简史》《PCI EXPRESS体系结构导读》《LINUX POWERPC详解》作者